Разработка буровой смазки с использованием магнитной жидкости.

XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Разработка буровой смазки с использованием магнитной жидкости.

Дударенко И.В. 1
1МБОУ- Алданский лицей
Фалина А.С. 1
1МБОУ - Алданский лицей


Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность выбранной темы:

Моя родина – п. Лебединый, Алданского района. Разработка золотых месторождений Алдана ведётся открытым способом, при котором производят буровзрывные работы (рис. 1) (все рисунки представлены в приложении 1) для создания рудных отвалов, вывозимых в дальнейшем на горно-перерабатывающие предприятия.

В Алдане из основных способов бурения – шарошечного, вращательного резанием и ударно-вращательного – преобладает шарошечный (рис.2), который имеет недостаток: проникновение породной мелочи через зазор между шарошкой и лапой в полость подшипников, что приводит к зашламовыванию опоры, повышенному износу подшипников, снижению стойкости опоры и ее заклиниванию (рис.3).

Улучшить показатели бурения можно путем применения смазочного материала (рис. 4) с высокими эксплуатационными свойствами. Этим материалом могут быть магнитные жидкости. (рис. 5).

Цель:

Создание смазочного материала с высокими эксплуатационными свойствами для улучшения износостойкости бурильного оборудования.

Для выполнения цели поставлены следующие задачи:

-изучить способы бурения в России и их недостатки;

-изучить смазки для бурильного оборудования;

-создать смазку из МЖ с низким коэффициентом трения для бурильных шарошечных установок, основываясь на исследованных свойствах изготовленной МЖ.

Методы, использованные в работе:

- информационный;

- теоретическое исследование;

- сравнительный анализ;

- расчётный.

Объект исследования: свойства магнитных жидкостей.

Предмет исследования: смазка и герметик, изготовленные на основе МЖ.

Теоретическая часть:

Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважины. Шарошечное долото – многодетальный механизм, в котором используется принцип свободного вращения нескольких шарошек на самостоятельных осях. ШД (рис. 6) состоит из сваренных между собой секций, на цапфах лап на которых вращаются смонтированные шарошки - неразборные конструкции [11].

Механическая скорость бурения скважин находится в прямой зависимости от величины осевой нагрузки и частоты вращения долота, устанавливаемых оптимальных их значений при бурении большинства твёрдых горных пород. Эта зависимость реализуется при выборе рационального типа породоразрушающего инструмента с учётом механических свойств горных пород: динамическая прочность, твердость и абразивность, вызывающих износ конструктивных и разрушающих породу элементов вооружения долот. В производственных условиях твёрдость и прочность пород оценивают механической скоростью бурения и износом породоразрушающего инструмента. Эти показатели не всегда соответствуют рациональному типу выбранных шарошечных долот, так как однотипные породы часто неидентичные по своим механическим свойствам, хотя и относятся к одним и тем же стратиграфическим отложениям. Горные породы в одних и тех же отложениях отличаются по прочности, твердости, абразивности и трещиноватости. В большинстве гидрогеологических разрезов при бурении скважин на воду в геологическом строении присутствуют следующие породы: пески, суглинки, галечник, валунные морены, мергели, песчаники, аргиллиты, известняки, глины, глинистые сланцы, гравелиты, граниты, порфириты и др. Каждая горная порода требует применения типа долот соответствующего её свойствам буримости. На практике выбирают долота, обеспечивающие эффективность бурения группы схожих по свойствам горных пород. Каждый тип долота определяется конструкцией опор (подшипники) и вооружением - числом и размерами зубьев на шарошках. Мягкие, вязкие глины и другие связные породы разбуривают трехлопастными долотами; песчаники и известняки средней твердости - шарошечными долотами типа С, абразивные песчаники, крепкие известняки и доломиты - долотами типа Т, мелкокристаллические сланцы, доломиты и кварциты - шарошечными долотами типа К. Выбор типа долота связан с глубиной внедрения зубца в горную породу и его износом (рис. 7). Кроме твёрдости горных пород, на эффективность бурения оказывают влияние и другие механические свойства. Большинство горных пород являются хрупкими, пластично-хрупкими и пластичными. В хрупких и пластично хрупких горных породах с малым коэффициентом пластичности максимум механической скорости бурения достигается при высоких скоростях вращения породоразрушающего инструмента. Хрупкие породы при разрушении истираются и скалываются, поэтому в хрупких породах целесообразно тип породоразрушающего инструмента выбирать в зависимости от предела прочности пород на сжатие и истирания породоразрушающего инструмента [11].

Элементарными носителями магнетизма горных пород являются электроны атомов. Группа элементов, атомы которых не имеют собственных магнитных моментов, называются диамагнетиками. Если же в атомах элементов магнитные моменты электронов скомпенсированы не в полной мере, то это либо ферромагнетики, либо парамагнетики.

-Диамагнетики (μ <1), магнитная восприимчивость отрицательная.

-Парамагнетики (μ >1), магнитная восприимчивость положительна.

-Ферромагнетики (μ >> 1 ), магнитная восприимчивость положительна.

В диамагнетиках магнитная восприимчивость отрицательная. Это говорит о том, что диамагнетики при помещении в магнитное поле выталкиваются из него.

Диамагнетиками называются вещества, в которых внешнее магнитное поле ослабляется. Это значит, что магнитные поля атомов таких веществ во внешнем магнитном поле направлены противоположно внешнему магнитному полю (µ <1). Почти все породы на пути шарошечных долот являются диамагнетиками.

Основными критериями при выборе смазочных материалов являются:

конструкция узла трения;

режим работы: нагрузка, скорость, температура;

особенности рабочего и технологического процесса;

параметры внешней среды: температура воздуха, его влажность, запыленность, наличие агрессивных газов и т. д.;

профессиональность обслуживающего персонала и удобство смазки механизма;

требования надежности и экономические факторы.

Выбор смазочных материалов производится при разработке конструкции машины или же при ее модернизации, а также при изменении условий эксплуатации. В эксплуатационных документах на машину должны быть представлены схема и карта смазки.

Карта смазки - это таблица, в которой приводятся сведения о порядковых номерах точек смазки на схеме, наименовании смазываемого узла или детали, типе смазочного материала, начальном количестве смазки, способе и режиме смазки.

Выбор смазочного материала начинают с анализа свойств различных смазочных материалов для обоснования целесообразности их применения.

Функции масел чрезвычайно разнообразны, они зависят от области применения и иногда смазочная их функция не является основной. Так, например, трансформаторные и кабельные масла вообще не выполняют смазывающих функций.

Фактически смазочные материалы следует рассматривать в качестве полноправных конструкционных материалов тех машин и механизмов, в которых они используются. При этом они должны быть стабильны в процессе эксплуатации (иметь высокую антиокислительную и, в ряде случаев, механическую стабильность), иметь хорошую совместимость с материалами уплотнения (эластомерами), невысокую склонность к пенообразованию и низкую гигроскопичность. Смазочные материалы бывают жидкими в виде масел, пластичными и твёрдыми.

Преимущества минеральных и синтетических масел:

наиболее низкий коэффициент внутреннего трения;

наименьший износ пар трения при высоких скоростях, при повышенных и низких температурах;

возможность очистки и контроля за состоянием масла и его подачей;

простота процесса смены и добавки масла;

возможность сбора и регенерации масла.

Кроме этого важнейшим преимуществом является охлаждающее действие масел. Недостатки минеральных и синтетических масел:

утечки через неплотности в разъемах корпусов и маслопроводов;

сложные устройства уплотнений и пожароопасность.

Преимущества пластичных смазочных материалов:

относительно высокая эффективность применения при низких скоростях скольжения и значительных давлениях;

амортизация при ударных и знакопеременных нагрузках, при частых остановках;

хорошее заполнение зазоров в узлах трения и не плотностях корпусов подшипников и предотвращение загрязнений трущихся поверхностей.

Недостатки пластичных смазочных материалов:

возможность расслоения, расплавление и вытекание при длительной работе при высоких температурах;

более трудоемкий процесс смены смазочного материала.

Кроме общих положений для конкретных узлов трения машин необходимо выполнять следующие рекомендации. Подшипники скольжения могут смазываться жидкими маслами и пластичными смазочными материалами в зависимости от удельных нагрузок, скорости перемещения, температуры и условий окружающей среды. Подшипники качения также могут смазываться жидкими и пластичными смазочными материалами в зависимости от конструкции механизма и условий работы. Так, например, жидкие смазочные материалы используются в редукторах при смазке разбрызгиванием. При работе в тяжелых условиях эксплуатации (повышенная запыленность и влажность) смазка производится пластичными смазочными материалами. На выбор смазочных материалов для подшипников качения влияют конструктивные параметры, т. е. если произведение диаметра вала в миллиметрах на число его оборотов в минуту менее 300000, применяют пластичные смазочные материалы. При заполнении подшипника более чем на 1/3 его емкости повышается сопротивление качению и смазка, нагреваясь, расслаивается. Зубчатые и червячные передачи закрытого типа в редукторах, коробках передач и других механизмах, как правило, смазывают маслами. В зависимости от окружной скорости зубчатых передач применяется смазка разбрызгиванием масла из картера при величине окружной скорости 12 - 15 м/с, а при более высоких скоростях используется принудительная циркуляционная смазка.

Количество масла в картере должно составлять 0,25 - 0,50 л на единицу передаваемой мощности. Оно должно регулярно контролироваться и по мере необходимости добавляться.

Пригодность смазочных материалов может контролироваться при работе машины. Для этого производится замер температуры у подшипника через 15 - 20 мин. работы с тем или иным сортом смазочного материала.

Смазочный материал считается пригодным для данного подшипника при его минимальной температуре нагрева. Наблюдение в течение одной-двух смен за машиной позволяет уточнить правильность выбора смазочного материала.

Проблема герметизации вводов вращательного и возвратнопоступательного движения актуальна для современной техники на производстве. Необходимо надежно разделять среды с различным давлением, герметизировать различные установки, защищать узлы машин от попадания пыли и влаги, предохранять от возникновения агрессивных сред машины или наоборот, окружающую среду. Традиционными способами зачастую невозможно обеспечить требуемый уровень герметизации, им присущи хорошо известные недостатки. К примеру, контактные уплотнения имеют высокий момент трения, быстро изнашиваются и к тому же, допускают постоянную утечку уплотняемой среды. Создание МЖ, фиксируемых магнитным полем в заданном положении, позволит создать тип уплотнений, лишенных многих недостатков.

Магнитные жидкости - коллоидные растворы, состоящие из железных частиц нанометровых размеров, находящихся во взвешенном состоянии в органическом растворителе или воде [6]. Магнитные жидкости - вещества, обладающие свойствами более чем одного состояния материи. В данном случае два состояния это твердый металл и жидкость, в которой он содержится. Эта способность изменять состояние под воздействием магнитного поля позволяет использовать магнитные жидкости в качестве уплотнителей, смазки, а также может открыть другие применения в будущих наноэлектромеханических системах. Магнитные жидкости устойчивы: их твердые частицы не слипаются и не выделяются в отдельную фазу даже в очень сильном магнитном поле. Тем не менее, ПАВ в составе жидкости имеют свойство распадаться со временем (примерно несколько лет), и в конце концов частицы слипнутся, выделятся из жидкости и перестанут влиять на реакцию жидкости на магнитное поле. Также магнитные жидкости теряют свои магнитные свойства при своей температуре Кюри, которая для них зависит от конкретного материала магнитных частиц, ПАВ и несущей жидкости.

Магнитные жидкости мало изучены. Магнитная жидкость обладает свойствами, которые во многом уникальны и трудно прогнозируемы. Возможность практического использования магнитной жидкости в различных отраслях способствует развитию фундаментальных исследований по их изучению. Но в нашей стране МЖ практически не используется, хотя она уже многим известна (рис.4) и большинство её свойств изучено. Если воздействовать на магнитную жидкость различными по силе магнитными полями, то она будет реагировать по-разному на это явление (рис.8) [5].

В качестве дисперсной фазы используют малые частицы таких металлов как железо, кобальт, никель, гадолиний, их разнообразные ферриты, ферромагнитные окислы. Для предотвращения коагуляции коллоидного раствора, которая была бы неизбежной вследствие магнитного диполь-дипольного и ван-дер-ваальсовского взаимодействий и последующего укрупнения частиц, в качестве стабилизаторов применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ) типа олеиновой кислоты. Адсорбируясь на поверхности микрокристаллических дисперсных частиц ПАВ образуют защитную оболочку, представляющую из себя своеобразный структурно-механический барьер. Вследствие малого размера частиц МЖ она не расслаивается и сохраняют свою однородность практически неограниченное время.

Термин «магнитореологическая жидкость» относится к жидкостям, которые подобно магнитным жидкостям затвердевают в присутствии магнитного поля. Разница между магнитной жидкостью и магнитореологической жидкостью в размере частиц [1]. Частицы в магнитной жидкости это в основном частицы нанометровых размеров, находящиеся во взвешенном состоянии из-за броуновского движения и не оседающие в нормальных условиях. Частицы в магнитореологической жидкости в основном микрометрового размера (на 1-3 порядка больше); они слишком тяжелы, чтобы броуновское движение поддерживало их во взвешенном состоянии, и поэтому со временем оседают из-за естественной разности в плотности частиц и несущей жидкости. Как следствие, у этих двух типов жидкостей разные области применения.

Изобретение МЖ и магнитожидкостных герметизаторов [3,9] (МЖГ) в начале 60-х годов прошлого века было связано с выполнением космических программ НАСА, поэтому МЖ и МЖГ сразу же нашли применение в космической и вакуумной технике. Пионером и мировым лидером в области технического и коммерческого использования магнитожидкостных технологий, в том числе вакуумных, является основанная в 1968 г. американская корпорация «FerrofluidicsCorporation», имеющая в настоящее время сеть филиалов в различных странах мира [10]. Изделия этой фирмы широко используются для герметизации деталей (валов) вращательного и более сложных видов движения, в технологических процессах, где требуется поддержание глубокого вакуума, в производстве полупроводников, при напылении, металлизации, вакуумной сушке, в электронных микроскопах, вакуумных печах и т.п. В США существует постоянный и устойчивый промышленный спрос на МЖ и магнитожидкостные устройства, включая магнитожидкостные вакуумные системы герметизации. Активные разработки в области применения вакуумных МЖГ ведутся в Японии, ФРГ, Франции и Великобритании.

У нас в стране данной проблемой также занимаются многие научно-исследовательские и учебные институты.

Первая МЖ была произведена в 1963г. в Америке Соломоном Стивеном Пайпеллом [5]. В 1965 г. в СССР Дмитрием Васильевичем Орловым в Ивановском энергетическом институте также проведены опыты с МЖ. В 1970 г. в Германии Кайзером была создана МЖ на воде и органических растворителях. В 2000 г. в Японии Сашико Кодама разрабатывает технику «Ферромагнитная скульптура и картины» (рис.9).

Практическая часть.

Первый этап практической части - изготовление магнитной жидкости двумя способами. Первый способ – механический [2]. Он более прост в исполнении. Тонер лазерного принтера перемешивается с подсолнечным маслом, прогреваясь на водяной бане (рис.10).

Второй способ – химический более сложный [2]. Перемешаны раствор хлорида железа (FeCl3·6H2O) трёх валентного с раствором сульфата железа(FeSO4·7H2O) двух валентного с дистиллятом. Затем, профильтровав, влита смесь в аммиачную воду (25% раствор). Раствор из коричневого сразу стал черным. Затем промыто и отцежено железо, которое далее перемешано с поверхностно-активным веществом, поставлено на час в центрифугу и затем на кольцевой магнит. МЖ уже при приготовлении проявляла магнитные свойства.

После получения МЖ исследованы некоторые её свойства:

1. Магнитная жидкость является средой, сочетающей магнитные свойства с хорошей текучестью (рис.12). Однако магнитное поле упорядочивает положение частиц железа в жидкости и делает ее почти твердой. Это может позволить использовать МЖ как клапан или уплотнитель [5].

2.Отвердевание МЖ в присутствии магнитного поля (рис.13).

3. Нестабильность (рис.14) в нормально направленном поле. Если налитую в чашу Петри магнитную жидкость поднести к магниту так, чтобы магнитные линии входили в неё вертикально, то на её поверхности „вырастают“ шипы, жидкость становится похожей на ежа. Это можно объяснить тем, что МЖ стабилизирует возмущения, вызванные магнитным полем, и силы поверхностного натяжения и тяжести.

4. МЖ можно управлять с помощью магнита [8] (рис.15).

5. Магнит в магнитной жидкости не тонет, так как магнитное поле неоднородно, и у поверхности магнита оно более напряжённое, поэтому давление жидкости вблизи магнита намного больше (рис.16) [6].

6. Далее перешёл к основной части практического исследования.

Убедился, что МЖ может быть герметизатором в ШД, проведя следующий опыт: в пробирку поместил частички породы, обладающие диамагнитными свойствами, добавил её в МЖ и размешал. Вследствие воздействия на МЖ постоянным магнитным полем, частички породы были вытолкнуты наружу (рис.19) [10].

7. Затем изготовил смазку и сравнил с медно-графитовой смазкой ВНИИСМ-400. Выбрал именно её из-за имеющихся свойств (также она является основной смазкой в РС(Я), т. к. работает в диапазоне от -60ºС до +600ºС).

Смазка изготовлена из ПЭС-5 (Полиэтилсилоксановая жидкость) и МЖ. ПЭС-5 является основой низкотемпературных масел и смазок, обеспечивает прекрасные свойства смазывания при скольжении металл по металлу, и сохраняет свои свойства при более низких температурах.

Получена новая смазка смешиванием до однородности МЖ, изготовленной химическим способом, с ПЭС-5.

В одну чашку Петри была добавлена ВНИИСМ-400 (рис.20), а в другую - смесь ПЭС-5 с магнитной жидкостью. В каждую чашку помещен постоянный магнит. Смесь ПЭС-5 с магнитной жидкостью полностью обволокла магнит. При наклоне чашек, магнит в чашке со смесью ПЭС-5 и МЖ скользит лучше.

8. Далее проведено лабораторное исследование коэффициента трения стали о сталь без смазки, с ВНИИСМ-400 и смеси ПЭС-5 с магнитной жидкостью.

Для этого собрал простую установку (рис. 21). Более подробно данное исследование описано в ПРИЛОЖЕНИИ 2.

Полученные результаты представлены в таблице 1. При расчетах пользовался формулой (1):

µ = Fтр/N=Fтр/mg (1),

где Fтр- сила трения, Н;

µ- коэффициент трения;

N=mg – сила реакции опоры равная силе давления, Н.

Таблица 1. Коэффициент трения стали о сталь.

материал

без смазки

с ВНИИСМ-400

со смесью ПЭС-5 и мж

сталь о сталь

0,22

0,12

0,09

Полученные результаты также изображены графически (граф.1).

График 1. Зависимость коэффициента трения стали о сталь от смазки.

Далее в этом же лабораторном исследовании была изменена гладкость поверхности трущегося стального бруска, на нее нанесены насечки. Это повело к увеличению коэффициентов трения без смазки, с ВНИИСМ-400, а коэффициент трения стали о сталь со смазкой из смеси из ПЭС-5 и магнитной жидкости наоборот уменьшился.

Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Коэффициент трения стали о шероховатую сталь.

материал

без смазки

ВНИИСМ-400

ПЭС-5 и мж

сталь о шероховатую сталь

0,40

0,15

0,08

Полученные результаты также изображены графически (граф.2).

График 2. Зависимость коэффициента трения стали о шероховатую сталь от смазки.

9. Затем проверил, как ведет себя смазка из смеси ПЭС-5 и магнитной жидкости при повышении температуры (табл. 3), так как при трении нагрева трущихся частей не избежать (ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

Результаты этого эксперимента представлены на графике 3 [5].

Таблица 3. Коэффициент трения стали о сталь со смазкой из смеси ПЭС-5 с магнитной жидкостью при различных температурах.

Температура, оС

10

20

89

µ

0,100

0,080

0,075

График 3. График зависимости коэффициента трения стали о сталь от температуры.

Из графика и таблицы результатов видно, что при увеличении температуры коэффициент трения становится меньше. Между исследуемым коэффициентом и температурой наблюдается обратно пропорциональная зависимость.

1

0. В конце практической части исследована экономическая эффективность:

С 1 июня 2019 года по 1 августа 2019 года при обслуживании ДМ -45 в ПАО «СЕЛИГДАР» на участке «Рябиновый» вместо ВНИИСМ -400 использовалась смазка ПЭС-5 с магнитной жидкостью, изготовленная мной что привело к сокращению

- времени на смазочные работы в 1,8 раз;

- расхода смазки в 1,7 раза;

  исключению:

- расслоения, расплавления и вытекания смазки при высоких температурах.

увеличению:

- меж сервисного интервала

снижению:  - трения и износа оборудования;

- потерь мощности. (ПРИЛОЖЕНИЕ 4).

Заключение и выводы:

1) Изучены способы бурения и буровые смазки, определены их достоинства и недостатки.

2) Получена МЖ двумя способами и исследованы ее свойства.
3) Рассмотрены свойства МЖ как уплотнителя и смазки в бурильном оборудовании.
4) Изготовлена смазка на основе ПЭС-5 с магнитной жидкостью и определены ее триботехнические свойства, которые дали лучшие результаты при исследовании триботехнических свойств с одной из самых популярных смазок ВНИСМ 400.

5) Рассмотрена экономическая эффективность разработанной смазки путем внедрения на производство.
6) Определены дальнейшие пути исследования.

ЛИТЕРАТУРА
1. Еремин В.В., Дроздов А.А. Нанохимия и нанотехнологии. 10-11 классы. Профильное обучение. Учебное пособие – М.:Дрофа, 2009г.

2. Калаева С.З., Макаров В.М., Шипилин А.М. Способ получения магнитной жидкости из железосодержащих отходов производства // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и хим. Технология», Наука, 2002г.

3. Патенты. Украина № №38762 А. 43012 А. 40492 А. 47792
А38664 А. 47834 А. 48676 А. «Магнитно-жидкостные герметизаторы» / П. С. Кирей.
4. Патент РФ № 2070239. Челнок швейной машины / В. А. Сучилин. Бюл. № 34.1996.

5. Портал «Магнитные жидкости» //www.magneticliguid.narod.ru.
6. Разумовская И.В. Нанотехнология. 11 класс. Учебное пособие. – М:Дрофа, 2009г.

7. Северцев Л.Г. Статья «Магнитные жидкости – яд для рака!». Журнал «Молекулярная медицина» №3, 2003г.

8. Сучилин В. А. Применение магнитной жидкости в узлах трения // Вестник машиностроения. 1997. № 9. С. 52 – 53.
9. Сучилин В. А. Шарнирное соединение: А.с.1807266. 1993.

10. Фертман В. Е. Магнитные жидкости. М.: Высшая школа.1988.

11. Яковлев В.А. Издание: Недра, Москва, 1970 г., УДК: 622.24.051.5. «Рациональная обработка долот уменьшенного и малого диаметров».

12. Беликов В.Г., Посташ С.А. «Рациональная отработка и износостойкость шарошечных долот».

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Рис 1. Буровзрывные работы.

Рис. 2. СБШ-250 Рис. 3. Трехшарошечное долото.

Рис.4. Принцип магнитной смазки. Рис.5. Магнитная жидкость.

Рис.6. Шарошечные долота.

Рис. 7. Схемы шарошечных долот разных типов:

атипа К: 1 - твердосплавные зубки: 2 - подшипник скольжения с центральным замковым устройством; 3 - шарошки; б - типа Т (ТК): 1 - шарошки чистого качения самоочищающегося типа; - стальные фрезерованные зубки пирамидальной формы с наплавкой релита; - зубья пикообразной схемы; - составные стальные вкладыши; 5 - фиксирующаяся разжимная шайба; 6  твердосплавные цилиндрические зубки; в - типа С (СТ): 1 - шарошки; 2 - стальные фрезерованные зубья пирамидальной формы; 3 - односторонняя наплавка мелкозернистым твердым сплавом релит; - венцы с самоочищающейся схемой расположения; 5 - основной рабочий конус шарошек; 6 - усиленная калибрующая поверхность затылочного конуса; г - типа М: 1 - шарошки; 2 - стальные фрезерованные зубья; 3 - односторонняя наплавка мелкозернистым релитом; 4 - зубья; 5 - наплавленный слой крупнозернистого сплава на затылочном конусе шарошек.

Рис 8. Воздействие на МЖ различными магнитными полями.

Рис. 9. Использование МЖ в творчестве.

Рис. 10. Механический способ изготовления МЖ.

Рис. 11. Химический способ получения МЖ.

Рис.12. Текучесть. Рис. 14. Нестабильность.

Рис. 15. Управление МЖ магнитом. Рис. 16. Магнит в МЖ

Рис. 19. Воздействие МЖ на диамагнетик.

Рис. 20 Магнит с ВНИИСМ-400 и магнит со смесью ПЭС-5 и МЖ.

Рис. 21. Схема лабораторной установки для расчета коэффициента трения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Лабораторное исследование трибометрических свойств смазки из машинного масла и магнитной жидкости.

Для данного исследования необходимо собрать простую установку, состоящую из стальной пластины и стального бруска (см. рис.) (7×3×4) массой 0,65 кг.

Для снятия показаний к бруску прикрепляем динамометр и медленно равномерно, то есть с постоянной скоростью, тянем брусок по пластине. Снимаем показания с динамометра. Это и есть сила трения Fтр. Показания заносим в таблицу 1. Исследование проводим три раза: без смазки, с ВНИИСМ-400 и со смесью ПЭС-5 и магнитной жидкости.

Таблица 1. Коэффициент трения стали о сталь.

смазка

m,кг

Р, Н

Fтр, Н

µ =Fтр/mg

1.

Без смазки

0,65

6,50

1,50

0,22

2.

ВНИИСМ-400

0,65

6,50

1,00

0,15

3.

ПЭС-5+МЖ

0,65

6,50

0,80

0,12

Далее эксперимент повторяем, нанеся насечки на трущуюся плоскость бруска. Результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2. Коэффициент трения стали о шероховатую сталь.

смазка

m,кг

Р, Н

Fтр, Н

µ =Fтр/mg

1.

Без смазки

0,65

6,5

2,6

0,4

2.

ВНИИСМ-400

0,65

6,5

2,0

0,3

3.

ПЭС-5+МЖ

0,65

6,5

0,7

0,1

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.

Лабораторное исследование трибометрических свойств смазки из машинного масла и магнитной жидкости при повышении температуры.

Таблица 3. Коэффициент трения стали о сталь со смазкой из смеси ПЭС-5 с магнитной жидкостью при различных температурах.

Температура, оС

10

20

89

µ

0,100

0,080

0,075

Для данного исследования необходимо собрать простую установку, состоящую из стальной пластины и стального бруска (см. рис.) (7×3×4) массой 0,65 кг.

Для снятия показаний к бруску прикрепляем динамометр и медленно равномерно, то есть с постоянной скоростью, тянем брусок по пластине. Снимаем показания с динамометра. Это и есть сила трения Fтр. Показания заносим в таблицу 3. Исследование проводим три раза: при температуре 100С, 200С и 890С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4.

 

Просмотров работы: 25